STATIKA (Mekanika Rekayasa, Mekanika Teknik, Engineering Mechanics)
Dosen Pengampu Ir. Windu Partono, MSc. Ir. Rudy Yuniarto Adi, MT.
APA YANG DIMAKSUD DENGAN STATIKA ?
Statika atau Mekanika Teknik atau juga dikenal sebagai Mekanika Rekayasa merupakan bidang ilmu utama (dasar keahlian) yang dipelajari di ilmu teknik sipil. Pokok utama atau materi dari Statika adalah mempelajari perilaku struktur terhadap beban yang bekerja padanya. Perilaku struktur tersebut umumnya mencakup keseimbangan gaya, uraian gaya, gaya reaksi dan gaya internal yang ada pada struktur.
Dalam mempelajari perilaku struktur pada mata kuliah Statika, maka hal-hal penting yang selalu diperhatikan adalah :
1. Stabilitas struktur (tidak bergerak, tidak berpindah tempat dan tidak berubah bentuk). 2. Keseimbangan Gaya (gaya luar atau beban yang bekerja pada struktur harus diimbangi oleh reaksi struktur terhadap beban tersebut) 3. Kompatibilitas antara gaya-gaya yang bekerja pada struktur dengan jenis tumpuannya dan bentuk strukturnya.
Gaya Luar terdiri dari Muatan (Gaya Aksi) dan Reaksi Tumpuan (Gaya Reaksi) yang menciptakan kestabilan atau keseimbangan struktur.
Muatan yang membebani suatu struktur akan dirambatkan oleh kontruksi ke dalam tanah melalui pondasi. Gaya-gaya dari tanah yang memberikan perlawanan terhadap gaya rambat tersebut dinamakan Reaksi Tumpuan.
Muatan adalah beban yang bekerja pada suatu struktur dapat berupa beban hidup manusia, beban kendaraan, beban angin, beban gempa, beban hidrolis air, beban aktif tanah dll. Muatan yang bekerja pada struktur secara umum dibagi menjadi dua yaitu muatan tetap dan muatan sementara. Muatan tetap bekerja sepanjang umur struktur, beban ini juga dikenal sebagai beban mati atau berat mati struktur. Sebagai contoh berat mati struktur dari beton 2400 kN/m3, berat mati struktur baja 7200 kN/m3, berat mati struktur kayu 960 kN/m3, berat tegel di atas lantai 75 kN/m2). Muatan sementara bekerja tidak tetap pada strukur, muatan ini juga dikenal sebagai muatan tidak tetap (muatan hidup) seperti muatan gempa, angin, kendaraan, orang.
Muatan-muatan selalu mempunyai besaran, arah, dan garis kerja, misalnya : •Beban angin bekerja tegak lurus bidang yang menentangnya, berupa beban merata arahnya umum mendatar (misal 40 N/m2) •Berat kendaraan, merupakan muatan titik yang mempunyai arah gaya tegak lurus bidang singgung roda, arah gaya akibat beban kendaraan adalah vertikal ke bawah (misal 10kN) •Gaya tekan air (gaya tekan tanah), bekerja tegak lurus dinding yang terletak di dalam air (didalam tanah), besarnya gaya tekan air (tanah) dihitung secara hidrostatis berbentuk beban segitiga, makin dalam makin besar gayanya.
•Beban manusia bekerja tegak lurus bidang injaknya dan berupa beban titik atau beban merata dengan arah vertikal ke bawak (misal 100 kN atau 100 kN/m2).
Tekanan Aktif Tanah Dan Beban Hidrostatis Tekanan Aktif Tanah
Tekanan Aktif Tanah Dan Beban Hidrostatis
Beban Angin
Beban Gempa
Beban Kendaraan
Suatu struktur akan stabil bila struktur tersebut diletakkan di atas pondasi yang baik. Pondasi akan melawan gaya aksi yang diakibatkan oleh muatan yang diteruskan oleh struktur kepada pondasi. Gaya lawan yang ditimbulkan pada pondasi disebut: Gaya Reaksi (Reaksi Perletakan). Kemampuan pondasi atau tumpuan menahan gaya aksi sangat ditentukan oleh bentuk pondasinya. Bentuk pondasi yang umum ada pada struktur dapat berupa roll (roda/perletakan geser), sendi (engsel) dan jepit.
Tumpuan roll (roda/perletakan geser) mampu menahan gaya yang arahnya tegaklurus bidang dimana tumpuan diletakkan. Tumpuan sendi (engsel) mampu menahan gaya yang arahnya tegaklurus dan sejajar bidang dimana tumpuan diletakkan. Tumpuan jepit mampu menahan gaya yang arahnya tegaklurus dan sejajar bidang dimana tumpuan diletakkan dan juga mampu menahan gaya yang menyebabkan tumpuan berputar..
Tumpuan Roll
Tumpuan Sendi
Tumpuan Sendi
Tumpuan Jepit
Macam-macam Tumpuan dan Reaksinya
Balok di atas dua tumpuan Sendi
Roll
Sendi
Roll
Roll
Sendi
Balok di atas banyak tumpuan (gerber) Sendi Sendi
Roll
Roll
Sendi
Portal 3 Sendi
Sendi
Sendi
Sendi
Sendi
Sendi
Gaya dalam adalah gaya yang ada di dalam badan struktur yang berusaha menjaga keseimbangan beban-beban luar yang bekerja pada struktur.
Gaya dalam dapat juga diartikan sebagai gaya pada badan struktur yang timbul akibat adanya keseimbangan gaya aksi dan reaksi. Gaya dalam tidak mungkin timbul jika gaya aksi dan reaksi tidak seimbang.
Sebagai contoh jika kita membangun rumah diatas tanah yang keras, maka tanah mampu memberi reaksi balik akibat beban luar yang bekerja pada struktur. Akan terjadi keseimbangan gaya. Elemen struktur akan mengalami gaya dalam. Sebaliknya jika bangunan berdiri di atas tanah sangat lunak, maka tanah tidak akan mampu menahan beban aksi pada struktur. Bangunan akan turun, Pada saat turun maka seluruh elemen bangunan tidak mengalami gaya dalam.
Apa Tujuan Kita Belajar STATIKA ?
1. Untuk mengetahui tentang konsep keseimbangan gaya 2. Untuk mengetahui jenis tumpuan dan pengaruh tumpuan pada analisa keseimbangan gaya
3. Untuk mengetahui konsep keseimbangan antara beban aksi dan reaksi pada struktur statis tertentu 4. Keseimbangan gaya aksi dan reaksi akan menghasilkan gaya dalam 5. Distribusi gaya dalam pada struktur statis tertentu agar diketahui bagian mana dari struktur yang menderita gaya dalam terbesar
Apa Tujuan Kita Belajar STATIKA ?
1. Bagian struktur yang menderita gaya dalam terbesar akan mengalami tegangan yang terbesar. Kehancuran struktur akan terjadi pada bagian struktur yang menderita tegangan terbesar
2. Menjadi bekal bagi kita untuk memahami perilaku struktur pada saat mengalami pembebanan
MENGAPA KITA PERLU BELAJAR STATIKA ?
Gempa Haiti 12 Januari 2010 M 7.0
A damage survey of 107 buildings in downtown Port-au-Prince indicated that 28% had collapsed and another 33% were damaged enough to require repairs. A similar survey of 52 buildings in Léogâne found that 62% had collapsed and another 31% required repairs. Port Facilities: The main port in Port-au-Prince suffered extensive damage during the earthquake, inhibiting the delivery of relief supplies. The collapse of the North Wharf appears to have been caused by liquefaction-induced lateral spreading. The westernmost 120 meters (400 ft) of the South Pier collapsed, and approximately 85% of the vertical and batter piles supporting the remaining section were moderately damaged or broken. The remaining section of pier was shut down to vehicle traffic following additional damage that occurred during an aftershock. The collapse of a pile-supported pier at the Varreux Terminal resulted in the deaths of about 30 people working on the pier at the time of the earthquake. Less severe damage, including a small oil spill, occurred at a marine oil terminal located near Port-au-Prince.
Gempa Padang M 7.6, 30 September 2009
The earthquake caused 1,195 deaths and significant damage to about 140,000 houses and 4,000 other buildings (Satkorlak, 2009). The casualties (383 deaths, 431 serious injuries) in Padang were mostly due to building damage and collapse. These numbers would likely have been higher had the earthquake struck earlier, when schools and offices were in session. Landslides in the outlying rural mountain areas buried several villages, damaged roads, and caused over 600 deaths.
Gempa Yogyakarta M 6.3 27 Mei 2006
Table 3.2 Data Korban Gempa Yogyakarta (BAPPENAS, 2006) District
Death Toll
Number Injured
Yogyakarta Bantul Sleman Yogyakarta City Kulonprogo Gunung Kidul
4,659 4,121 240 195 22 81
19,401 12,026 3,792 318 2,179 1,086
Central Java Klaten Magelang Boyolali 4 Sukoharjo Wonogiri Purworejo
1,057 1,041 10 300 1 1
18,526 18,127 24
Total
5,716
37,927
67 4 4
Table 3.3 Distribusi kerusakan rumah (BAPPENAS, 2006)
Yogyakarta Province Bantul Sleman Gunung Kidul Yogyakarta City Kulonprogo
Totally destroyed 88,249 46,753 14,801 15,071 4,831 6,793
Damaged 98,343 33,137 34,231 17,967 3,591 9,417
Total 186,592 79,890 49,032 33,038 8,422 16,210
Central Java Klaten Sukoharjo Magelang Purworejo Boyolali Wonogiri Total
68,415 65,849 1,185 499 144 715 23 156,664
103,689 100,817 488 729 760 825 70 202,032
172,104 166,666 1,673 1,228 904 1,540 93 358,696
APA YANG DIPELAJARI DI STATIKA ?
Ilmu Gaya : -Uraian Gaya -Superposisi Gaya -Resultante Gaya Analisa dengan cara analitis dan Grafis
APA YANG DIPELAJARI DI STATIKA ?
Keseimbangan Gaya : -Keseimbangan Gaya Luar (Aksi dan Reaksi) Analisa dengan cara grafis dan analitis
APA YANG DIPELAJARI DI STATIKA ?
Keseimbangan Gaya : -Keseimbangan Gaya Luar Dan Gaya Dalam -Bidang-Bidang Gaya Dalam
APA YANG DIPELAJARI DI STATIKA ? Materi Kuliah: 1. Pengenalan Statika dan sistem Pembelajarann Statika 2. Dasar-Dasar Ilmu Gaya 3. Mencarai Resultante Gaya secara Grafis dan Analitis 4. Menguraikan Gaya Secara Grafis Dan Analitis 5. Menghitung Reaksi Perletakan Secara Grafis dan Analitis 6. Menghitung Reaksi Perletakan secara Grafis dan Analitis pada beberapa tipe struktur statis tertentu, balok diatas dua tumpuan dan diatas banyak tumpuan (balok gerber) 7. Menghitung Reaksi Pereletakan secara Grafis dan Analitis Pada Portal 3 sendi
8. Ujian Mid Semester
APA YANG DIPELAJARI DI STATIKA ? Materi Kuliah: 9. Keseimbangan Gaya Luar Dan Gaya Dalam 10. Bentuk Gaya Dalam dan Persamaan Gaya Dalam 11. Gaya Dalam Pada Balok di atas dua tumpuan dan di atas banyak tumpuan 12. Bidang Gaya Dalam pada Balok di atas dua tumpuan dan di atas banyak tumpuan (balok Gerber) 13. Gaya Dalam Pada Portal 3 sendi 14. Bidang Gaya Dalam Pada Portal 3 sendi 15. Free Body Diagram
16. Ujian Akhir Semester
Sistem Satuan yang digunakan pada kuliah STATIKA
Nama
Panjang
Waktu
Massa
Gaya
SI (Sistem International)
Meter (m)
Second (s)
Kilogram (kg)
Newton (N)(kgm/s2)
Meter (m)
Second (s)
Kilogram (kg)
Kilogram force (kgf)
Konversi tekanan (gaya per satuan luas). 1 mpa = 1 N/mm2 = 10 kg/cm2 = 100t/m2 1 mpa =100t/m2 = 100.000kg/m2 1 kpa = 100kg/m2 1 mpa = 1000 kpa 1 kpa =1kn /m2 1kn =100kg/m2 1 g = 10 m/s2
N = 0.001 kN [KN] = 1 kN MN = 1000 kN lb (pon) = 0044482 kN klb (kilopon) = 4.4482 kN
Persoalan penting pada ilmu mekanika (Statika)
Bagaimana Merubah Model Fisik Menjadi Model struktur (model analitis) ?
Bagaimana Merubah Model Fisik Menjadi Model struktur (model analitis) ?
Bagaimana Merubah Model Fisik Menjadi Model struktur (model analitis) ?
Daftar Pustaka • Daniel L. Schodek : “Struktur”, edisi kedua, alih bahasa Bambang Suryoatmono, Erlangga • Soemono :”Statika 1”, Penerbit ITB • Heinz Frick :”Mekanika Teknik 1, Statika dan Kegunaannya”,Penerbit Kanisius. • Timoshenko dan Young:”Mekanika Teknik”,Erlangga
Sistem Penilian : NA = 50% NUMS + 50% NUAS NA = Nilai Akhir NUMS = Nilai Ujian Mid Semester NUAS = Nilai Ujian Mid semester
Perlengkapan Dasar Yang Wajib Dimilik Oleh Setiap Mahasiswa : 1.
Satu Pasang Penggaris Segitiga 2. Busur Derajat 3. Kalkulator 4. Kertas Milimeter Block
Aturan Dasar Untuk Mengikuti Kuliah dan Ujian: 1.
Setiap Mahasiswa Wajib Membawa keempat perlengkapan dasar setiap kali mengikuti kuliah
2.
Pada saat kuliah mahasiswa yang tidak membawa keempat perlengkapan dasar tersebut di atas, tidak boleh mengikuti kuliah
3.
Pada saat ujian mahasiswa yang tidak membawa keempat perlengkapan dasar tersebut di atas, tidak diperkenankan mengikuti ujian.
